Pojem vertikální letadlo nebo vrtulník začal dráždit představivost rakousko-uherských vědců již ke konci 19. století. Pozoruhodné jsou výzkumné projekty Josefa Popper-Lynkeuse, Antona Jarolímka, profesor Georga Wellnera a Wilhelma Kresse. V roce 1894, Wellner experimentoval s modelem rotujícího křídla, který dosáhl vztlakový koeficient 15 kg na koňskou sílu. V roce 1895 Kress postavil malý 33 kg model s protiběžně rotujícími vrtulemi, poháněnými elektromotorem. V témže roce jeho spolupracovník. Dr. Waechter úspěšně předvedl model členů, Militär Technische Komitee. Následně pak Kress navrhl vrtulník o hmotnosti 325 kg poháněný motorem o výkonu 20 koní, který by mohl nést 1 pozorovatele. Z těchto drsných začátků byly generovány nápady, které by se mohly uplatnit v době války.
S prvním teoretickém řešením v Rakousku-Uhersku přišel R.Kosch, který v roce 1896 navrhl drátěné rotorové listy potažené plátnem. Vyvážení reakčního momentu řešil dvěma rotory otáčejícíma se proti sobě.
1901 v Modlingu u Vídně postavil Waldemar Porak de Warna helikoptéru "Hubschrauber".
Další průkopníci jsou ing. George Wellner z Brna (1903-"Ringflieger"), konstruktér Geiger ze Štýrského Hradce (1909-"Schraubenflieger"), Ludwig Ös, Čeněk Chalupecký z Prahy, Vít Malec z Prahy, Antonín Jarolímek a Jaroslav Potůček.
Vrchní velitel Lehrbataillonu ve Wiener-Neustadt, Major István Petroczy von Petrocz dostal nápad nahradit vodíkem plněné pozorovací balony motorem poháněným upoutaným vrtulníkem. Za tímto účelem se v dubnu 1916 setkal s ředitelem a hlavním inženýrem Austro-Daimler, Ing. Ferdinandem Porschem a několika z jeho asistenty, a také se ředitelem Oeffag Karlem Ockermüllerem i s Ing. Karlem Balabanem a diskutoval s nimi o proveditelnosti stavby takového vrtulníku. Výsledkem bylo, že von Petroczy předložil dne 28. dubna 1916 vlstní návrh upoutané helikoptéry pro použití jako statické pozorovatelny. Výhody jeho projektu byly tyto: Menší nebezpečí požáru, menší nápadnost a menší cíl pro nepřátelská letadla, zvýšená provozní pohotovost, odstranění drahého zařízení na výrobu vodíku a méně pozemních manipulantů. Byl také přesvědčen, že v porovnání s balonem, upoutaný vrtulník bude více odolný proti foukání větru.
Zkušební model Oeffag z r. 1916
Vrtule měl pohánět elektromotor o výkonu 300 koní. K.u.k. Reichskriegsministerium schválilo projekt dne 5. května 1916. Oeffag dostal peníze na postavení několika experimentálních vrtulníkových plošin a ke zjišťování provozních parametrů vrtulí o velkém průměru nebo rotorů. Brzy se ukázalo, že klíč k úspěchu spočívá v rozvoji vysoké účinnosti vrtulí. Ty, které byly dostupné měly účinnost jen 61%, zatímco ty, které by měly účinnost alespoň 90% nebo ještě lepší, k dispozici nebyly. Ing. Balaban se stěhoval do Fischamendu kvůli práci s Leutnantem Oskarem von Asboth ve zkušebně vrtulí profesora Knollera. Výsledkem byla zdokonalení velkých rotorů vrtulníku s průměrem do 8 metrů za použití mahagonu té nejvyšší kvality a produkující 90-95% účinností.
Než byl nalezen optimální tvar vrtule bylo údajně odzkoušeno až 1500 vrtulí. Na výzkumu se podíleli ing. Theodor von Karman, Julius Kolín, Hans Baudisch, Lt. Oscar von Asboth, ing. K. Balabán. Konce vrtulí o průměru 8 metrů z mahagonového dřeva dosahovaly rychlosti zvuku.
Ve snaze pokračovat, Fliegerarsenal (Flars) vydal specifikace pro upoutaný vrtulník přepravující jednoho pozorovatele a velký padák pro celé letadlo. Provozní nadmořská výška měla činit od 500 do 1000 m a to i ve větrných podmínkách s rychlostí větru až 14 uzlů. Prázdná hmotnost byla odhadnuta na 580 kg, plus hmotnost uvazovacího kabelu (1000m na 150 kg) a vertikální složky větru na kabel (230 kg). Součet pak přinesl celkovou hmotnost do 960 kg. S odhadovanou vztlakovou sílou 1,2 tisíc kg, zůstávala ještě rezerva vztlaku 240 kg dostatečná pro jeden kulomet, fotoaparát a telefon. Balaban však tvrdil, že by bylo moudřejší dokončit rotorovou vrtuli a teprve po experimentech s létajícími modely pak napsat specifikaci na základě získaných zkušeností. V době, kdy práce na vrtulníku začínaly přinášet ovoce, byl Major von Petroczy v polovině roku 1917 jmenován Flars-Commandantem, což mu umožnilo získat další prostředky do jeho projektu. Navrhl postavit 2 prototypy s posádkou, a 2 menší, bezpilotní vrtulníky různých konfigurací.
Petroczy PKZ 1 (1917)
Oberleutnant Dr. Theodor von Karman a Leutnant Ing. Vilmos Zurovecz, kteří byli přiděleni k Flars, byli pověřeni úkolem postavení prototypu vrtulníku za použití nejnovějších informací od vrtulové zkušebny a vyhnout se nekonečným teoretickým výpočtům, Karman a Zurovec pokračovali s empirickými pokusy. Jejich první projekt předpokládal, že upoutaný vrtulník by musel mít 10 až 12 zdvihových vrtulí uspořádaných do kruhu, ale problém hmotnosti a složitosti snížil konečný výběr na pouhé 4 zdvihové vrtule. Testování modelu však proběhlo bez úspěchu, Zurovczem koncipovaný unikátní pneumatický motor na stlačený vzduch (o hmotnosti 4 kg a s výkonem 6 koní na 2400 ot / min), mu umožnil postavit 35kg létající model. Zkoušen byl v červenci 1917, byly prováděny letové zkoušky při zkoumání různých stabilizačních ploch, těžiště rotorové konfigurace apod. Nešlo dosáhnout dynamické stability s jedním nebo dvěma poutacími kabely, Karman a Zurovecz zjistili, že třikabelový systém dává nejlepší výsledky. Dalších 50 letů v rozmezí výšky 10 až 15 m, bylo provedeno ve velkém balónovém hangáru na Fischamend mezi červencem 1917 a březnem 1918.
Mezitím, dne 21. srpna 1917, společnost MAG v Matyasfold dostala za úkol vybudovat model 1:1 s posádkou vrtulníku dle Karman-Zurovczovy koncepce. S malou finanční dotací a za řízení vojenské byrokracie však byl pokrok v MAG pomalý, do určité míry také proto, že dosšlo k pozdnímu dodání electromotoru Daimler. Dokončení, plánované na říjen, bylo odloženo až na únor 1918. Létadlo, tzv. Schraubenfesselflieger (SFF – rotorem poháněné upoutané letadlo) bylo identifikováno v postválečné literatuře jako
Petroczy-Karman-Zurovecz PKZ 1.
Projekt byl patentován společně Karmanem a Zurovczem jako patent 346425, ze dne 28. června 1917. Karman zůstal jako ředitel projektu, ale zdá se, že Zurovecz začal pracovat na své vlastní upoutané helikoptéře PKZ 2 asi v listopadu 1917. Motor PKZ 1 vážil 195 kg a produkoval 190 koňských sil při 6000 ot / min., tedy o 60 koní méně, než se předpokládalo, protože izolace vinutí byla nižší jakosti. V letuby elektřina byla k motoru přiváděna až 800 metrů dlouhým hliníkovým kabelem. Na první test v Fischamend (datum není znám), PKZ 1 (jehož prázdná hmotnost činila 650 kg), vzlétl s překvapující prudkosti se 700 ot. / min na rotoru a zvedl se na maximální úvazovou výšku 50cm. Další tři muži vylezi na palubu vrtulníku a snadno se vznášeli na hranici omezující délkou kabelů. Po 15 minutách ale motor začal hořet kvůli velkému zatížení. Bohužel, nebylo možné získat měděný kabel s kvalitní izolací. Daimler byl schopen motor opravit. Vzhledem k soukromé iniciativě Liptáka byl
PKZ 1 převezen do Liptákovy továrny, ale chyběl motor a bez něj neudělal nic. Nicméně, PKZ 1 měl prokázat proveditelnost elektricky poháněné helikoptéry, jak předpovídal model testy v Fischamend, což se stalo.
Před zahájením první světové války se zdálo, že nikdo neví, co s vrtulníkem, ani jak řešit problémy s ním spojené.Vrtulník mohl jistě dosáhnout zásadních požadavků pro armádu: vertikální vzlet a přistání, a vznášení se. S úspěchem letounu s pevnými křídly se zdálo, že vynálezci zbytečně ztráceli čas s vývojem vrtulníku, zatímco motorového letu s letadly bylo dosaženo. Letadla s pevnými křídly rychle našla vojenské využití během první světové války, nicméně, nejprve při průzkumu, a teprve pak jako bombardéry a stíhací letadla. Letadlo bylo rovněž shledáno jako použitelné v sestřelení nepřátelských průzkumných balónů. Balón, však nicméně měl potřebné schopnosti, které letoun postrádal: totiž možnost připojení telefonní linky k zemi, aby pozorovatel předával zprávy v reálném čase o dění na bojišti.
Během války již Major István Petroczy von Petroczy pro Luftschifferungstruppe zahájil projekt rozvoje uvazováných, ozbrojených vzdušných pozorovacích plošia, která by mohly být v případě potřeby rychle staženy k zemi. Pod technickým vedením dnes již legendárního Theodora von Karman, s pomocí Leutnanta Vilmose Zurovcze byl v říjnu 1917 v Budapešti postaven 650 kg těžký upoutaný vrtulník PKZ 1. Jako pohonná jednotka byl použit elektromotor Austro-Daimler o výkonu 190 koní , aby poháněl 2 vrtule v přední části pozorovatele a 2 vrtule vzadu. Elektrické energie byla dodávána prostřednictvím kabelu. Čtyři zkušební lety byly provedeny v březnu roku 1918 a to až do výšky 6m, ale motor pak vyhořela, což zabránilo dalším zkouškám.
Balaban-Bloudek Helicopter (1917)
Po odchodu vrtulové zkušebny ve Fischamend, se Ing. Balaban stal hlavním inženýrem v UFAG. Ve spolupráci s vrchním inženýrem Stanko Bloudkem, Balaban navrhl pro Flars neupoutaný řízený vrtulník. Na oplátku, Balaban obdržel podrobné specifikace a pochopil, že jejich projekt nebude reálný. I tak se ale oba inženýři nevzdávali. Dne 27. srpna 1917 Balaban a Bloudek navrhli Flars projekt vrtulníku, který se jevil jednoduchý a praktický. Bude-li přijat, UFAG souhlasil, že vyrobí drak a připraví jej k testování do čtyř týdnů po doručení rotačního motoru o 100 koních. Jenže Flars odmítl podpořit projekt k lítosti Balabana. Letové experimenty, prováděné v UFAG s modelem s 1,5 m průměr rotoru, prokázaly (snad poprvé), že autorotace v případě poruchy motoru je uskutečnitelná.
Petroczy-Karman-Zurovecz PKZ.2 (1918)
Tento upoutaný vrtulník nese jméno Petroczy-Karman-Zurovecz PKZ 2 i přes to, že byl vynalezen jen Vilmosem Zurovczem, který on obdržel patent č. 347578 ze dne 12. února 1918. Na rozdíl od PKZ 1, který byl vládou financován, PKZ 2 byl financován ze soukromých zdrojů od maďarské banky a firmou
Dr. Lipták & Co Rt. (Šlo o velkou slévárnu a ocelárnu v blízkosti Budapešti).
PKZ 2 byl dostatečně popsán v poválečné i současné literatuře, ale prakticky ve všech těchto zdrojích je nesprávně připisován Karmanovi, který se v roce 1919 prohlásil jediným autorem a zcela opomenul zmínit pravého vynálezce Ing. Vilmose Zurovcze a vychytrale sklízel chválu a vyznamenání (doložena Zurovczova korespondence v Karmanově archivu). Je to velká škoda, že Zurovecz nikdy nezískal plnou míru uznání, přestože si je jistě zaslouží jako jeden z průkopníků vznikajícího vrtulníkového vývoje.
V návrhu Zurovczova vrtulníku PKZ 2, jehož součástí byla koncepce s použitím protiběžných rotorů zrušit účinky točivého momentu. Každý rotor měl průměr 6 metrů. Hnací sílu dodávaly 3 rotační hvězdicové motory Gnome s výkonem po 100 koních, které dávaly rotorům rychlost otáčení 600 ot / min a to prostřednictvím společné převodovky.Trubková konstrukce stroje dávala možnost snadné demontáže a dopravy. Vrtulník spočíval na patentovaném centrálním vzduchovém vaku z pryže o průměru 1 metru a tři menších polštářků namontovaných na výložnících. Polštáře držely tvar dofukováním vzduchovým čerpadlem připojeným k hnací ose rotoru. Tři uvazovací kabely byly připevněny k opěrám přes kladky a byly zakotveny k na zemi stojícím elektronavijákovým vozíkům. Celková hmotnost PKZ 2 i s palivem na 1 hodinu, ale bez pozorovatele a kulometu, byla přibližně 1 200 kg. Byly plánovány i 2 typy záchranného padáku. Jedním z nich bylo možno snést pozorovatele i vrtulník bezpečně na zem, a druhým byl padák jen pro pozorovatele.
PKZ 2 byl testován v letu poprvé v továrně Dr.Lipták dne 2. dubna 1918. Po několika vzletech, z nichž jeden trvalí až jednu hodinu, byly testy 5. dubna pozastaveny, přestože výkon motorů byl dostatečný a umožňoval bezpečné vznášení se nad 1,2 m výšky. Motory.Gnome byly nahrazeny třemi obdobnými motory Le Rhones o výkonu 120 koní. Letové zkoušky pak probíhaly dále 17. až 21. května 1918, během níchž byly zaznamenány lety mezi 10 a 50 m nadmořské výšky. Během klidného počasí byl chod chod motorů hladký, přebytek vztlaku měřený na úrovni země byl od 150 do 200 kg. Vzhledem k tomu, jak PKZ 2 stoupal, ztráta vlivu přízemního efektu a zvýšení hmotnosti odvinutých uvazových kabelů stále snižovala přebytek vztlaku. Přesto, pokud překročení výstupu stačilo k udržení správného napětí lana, PKZ 2 zůstal při visu stabilní.
Dne 10. června 1918 byl Zurovecz vyzván k předvedení PKZ 2 pro vysoce postavené vojenské činitele. Ačkoliv rotační motory byly nedávno přepracovány, jejich provoz den předtím se stal nevyzpytatelným a tak Zurovecz byl nebyl neochotný pokračovat. Ale co mohl pouhý Leutnant dělat proti váze vysoce postavených osobností, dychtivých vidět ten zázrak, létat stroj? S využitím nulových větrných podmínek, PKZ 2 s pozorovatelem v koši vzlétl v 5:40 a dvakrát se zvedl k 7-8 m výšky, ale se značné kývavým pohybem. Ten byl odstraněn a PKZ 2 vzlétl znovu v 6:07 s větrem 6-7 m za sekundu a lstoupal do výšky 12 metrů. Vzhledem k přehřátí, klesl výkon motorů a vrtulník začal hřišti se stále častěji narážet do postroje navijáku posádky, která ho přestávala ovládat.. PKZ 2 havaroval ze 2 metrové výšky, vážně poškodil draku a rotorové listy. Po pečlivém přezkoumání dosažených výsledků si Oberst Emil Uzelac uvědomil, že technické problémy jsou příliš složité k rychlému vyřešení a celý projekt dne 21. června 1918 zrušil. Zurovecz, Karman a Lipták byli pověřeni vypracovat zprávu, který by byla základem pro další zkoušky, ale mezití byl uzavřen mír a monarchie se rozpadla.
(model PKZ 2)
(Plánek PKZ 2)
(a vidíte, funguje to...)
István Petróczy von Petrócz se narodil v obci Grancs-Petrócz (dnes Granč -Petrovce) v roce 1876. Pocházel ze zemanského rodu. Studoval na Militär-Technische-Akademie ve Vídni. Po skončení studia byl zařadený k tzv. "Luftschifferabteilungu", kde v r. 1905 složil zkoušku pilota balónů.
Později v roce 1911 získal i diplom pilota letadla.
Po vytvoření Luftfahrtruppe se stal Fliegerschullekommandantem ve Wienner Neustadt a později šéfem K.u.k. Fliegerarsenalu ve Fischamendu u Vídně.
István Petróczy ve Fischamendu řídil výstavbu hangáru pro vzducholodě a též výrobnu vodíku, potřebného k plnění plynových balónů.
Při budovaní závodu na výrobu vrtulí firmou Osterreische-Ungarische Integral Propeller Werke se Ištván Petróczy seznámil s Prof. Dr. Ing. Theodorem Kármánem, vynikajícím vědeckým pracovníkem a světovým odborníkom na hydrodynamiku a aerodynamiku a také s Ing. Wilhelmem Zúrovcem, který se zaobíral problematikou kolmo startujících letadel a letadel s krátkým rozjezdem při vzletu.
Tito dva páni mu pomohli realizovat jeho dávný sen, a to konstrukci vrtulníku.
Zdroje:
Austro-Hungarian helicopters
La Seconda Guerra Mondiale
Die Hubschrauberentwicklung in Ö-U
HPM 7/2001
Obrázky:
http://www.aviastar.org/helicopters_eng/petroczy.php
http://www.landships.freeservers.com/pkz-2_model.htm
Wing Palette
PKZ-1
PKZ-2 v pozorovatelně s konstruktérem Žurovcem
Představa o použití pozorovací PKZ-2
PKZ-2
